Relationship between work rate and oxygen uptake in mitochondrial myopathy during ramp-incremental exercise

We determined the response characteristics and functional correlates of the dynamic relationship between the rate (Δ) of oxygen consumption ( O2) and the applied power output (work rate = WR) during ramp-incremental exercise in patients with mitochondrial myopathy (MM). Fourteen patients (7 males, age 35.4 ± 10.8 years) with biopsy-proven MM and 10 sedentary controls (6 males, age 29.0 ± 7.8 years) took a ramp-incremental cycle ergometer test for the determination of the O2 on-exercise mean response time (MRT) and the gas exchange threshold (GET). The ΔO2/ΔWR slope was calculated up to GET (S1), above GET (S2) and over the entire linear portion of the response (S T). Knee muscle endurance was measured by isokinetic dynamometry. As expected, peak O2 and muscle performance were lower in patients than controls (P < 0.05). Patients had significantly lower ΔO2/ΔWR than controls, especially the S2 component (6.8 ± 1.5 vs 10.3 ± 0.6 mL·min-1·W-1, respectively; P < 0.001). There were significant relationships between ΔO2/ΔWR (S T) and muscle endurance, MRT-O2, GET and peak O2 in MM patients (P < 0.05). In fact, all patients with ΔO2/ΔWR below 8 mL·min-1·W-1 had severely reduced peak O2 values (<60% predicted). Moreover, patients with higher cardiopulmonary stresses during exercise (e.g., higher Δ ventilation/carbon dioxide output and Δ heart rate/ΔO2) had lower ΔO2/ΔWR (P < 0.05). In conclusion, a readily available, effort-independent index of aerobic dysfunction during dynamic exercise (ΔO2/ΔWR) is typically reduced in patients with MM, being related to increased functional impairment and higher cardiopulmonary stress.

Effect of triiodothyronine on the maxilla and masseter muscles of the rat stomatognathic system

The maxilla and masseter muscles are components of the stomatognathic system involved in chewing, which is frequently affected by physical forces such as gravity, and by dental, orthodontic and orthopedic procedures. Thyroid hormones (TH) are known to regulate the expression of genes that control bone mass and the oxidative properties of muscles; however, little is known about the effects of TH on the stomatognathic system. This study investigated this issue by evaluating: i) osteoprotegerin (OPG) and osteopontine (OPN) mRNA expression in the maxilla and ii) myoglobin (Mb) mRNA and protein expression, as well as fiber composition of the masseter. Male Wistar rats (~250 g) were divided into thyroidectomized (Tx) and sham-operated (SO) groups (N = 24/group) treated with T3 or saline (0.9%) for 15 days. Thyroidectomy increased OPG (~40%) and OPN (~75%) mRNA expression, while T3 treatment reduced OPG (~40%) and OPN (~75%) in Tx, and both (~50%) in SO rats. Masseter Mb mRNA expression and fiber type composition remained unchanged, despite the induction of hypo- and hyperthyroidism. However, Mb content was decreased in Tx rats even after T3 treatment. Since OPG and OPN are key proteins involved in the osteoclastogenesis inhibition and bone mineralization, respectively, and that Mb functions as a muscle store of O2 allowing muscles to be more resistant to fatigue, the present data indicate that TH also interfere with maxilla remodeling and the oxidative properties of the masseter, influencing the function of the stomatognathic system, which may require attention during dental, orthodontic and orthopedic procedures in patients with thyroid diseases.

Stability of relative oxygen pulse curve during repeated maximal cardiopulmonary testing in professional soccer players

During cardiopulmonary exercise testing (CPET), stroke volume can be indirectly assessed by O2 pulse profile. However, for a valid interpretation, the stability of this variable over time should be known. The objective was to analyze the stability of the O2 pulse curve relative to body mass in elite athletes. VO2, heart rate (HR), and relative O2 pulse were compared at every 10% of the running time in two maximal CPETs, from 2005 to 2010, of 49 soccer players. Maximal values of VO2 (63.4 ± 0.9 vs 63.5 ± 0.9 mL O2•kg-1•min-1), HR (190 ± 1 vs188 ± 1 bpm) and relative O2 pulse (32.9 ± 0.6 vs 32.6 ± 0.6 mL O2•beat-1•kg-1) were similar for the two CPETs (P > 0.05), while the final treadmill velocity increased from 18.5 ± 0.9 to 18.9 ± 1.0 km/h (P < 0.01). Relative O2 pulse increased linearly and similarly in both evaluations (r² = 0.64 and 0.63) up to 90% of the running time. Between 90 and 100% of the running time, the values were less stable, with up to 50% of the players showing a tendency to a plateau in the relative O2 pulse. In young healthy men in good to excellent aerobic condition, the morphology of the relative O2 pulse curve is consistent up to close to the peak effort for a CPET repeated within a 1-year period. No increase in relative O2pulse at peak effort could represent a physiologic stroke volume limitation in these athletes.

Hypoxic-ischemic injury decreases anxiety-like behavior in rats when associated with loss of tyrosine-hydroxylase immunoreactive neurons of the substantia nigra

Neonatal Sprague-Dawley rats were randomly divided into normal control, mild hypoxia-ischemia (HI), and severe HI groups (N = 10 in each group at each time) on postnatal day 7 (P7) to study the effect of mild and severe HI on anxiety-like behavior and the expression of tyrosine hydroxylase (TH) in the substantia nigra (SN). The mild and severe HI groups were exposed to hypoxia (8% O2/92% N2) for 90 and 150 min, respectively. The elevated plus-maze (EPM) test was performed to assess anxiety-like behavior by measuring time spent in the open arms (OAT) and OAT%, and immunohistochemistry was used to determine the expression of TH in the SN at P14, P21, and P28. OAT and OAT% in the EPM were significantly increased in both the mild (1.88-, 1.99-, and 2.04-fold, and 1.94-, 1.51-, and 1.46-fold) and severe HI groups (1.69-, 1.68-, and 1.87-fold, and 1.83-, 1.43-, and 1.39-fold, respectively; P < 0.05). The percent of TH-positive cells occupying the SN area was significantly and similarly decreased in both the mild (17.7, 40.2, and 47.2%) and severe HI groups (16.3, 32.2, and 43.8%, respectively; P < 0.05). The decrease in the number of TH-positive cells in the SN and the level of protein expression were closely associated (Pearson correlation analysis: r = 0.991, P = 0.000 in the mild HI group and r = 0.974, P = 0.000 in the severe HI group) with the impaired anxiety-like behaviors. We conclude that neonatal HI results in decreased anxiety-like behavior during the juvenile period of Sprague-Dawley rats, which is associated with the decreased activity of TH in the SN. The impairment of anxiety and the expression of TH are not likely to be dependent on the severity of HI.

Cardiopulmonary exercise testing variables as predictors of long-term outcome in thoracic sarcoidosis

Cardiopulmonary exercise testing (CPET) plays an important role in the assessment of functional capacity in patients with interstitial lung disease. The aim of this study was to identify CPET measures that might be helpful in predicting the vital capacity and diffusion capacity outcomes of patients with thoracic sarcoidosis. A longitudinal study was conducted on 42 nonsmoking patients with thoracic sarcoidosis (median age = 46.5 years, 22 females). At the first evaluation, spirometry, the measurement of single-breath carbon monoxide diffusing capacity (D LCOsb) and CPET were performed. Five years later, the patients underwent a second evaluation consisting of spirometry and D LCOsb measurement. After 5 years, forced vital capacity (FVC)% and D LCOsb% had decreased significantly [95.5 (82-105) vs 87.5 (58-103) and 93.5 (79-103) vs 84.5 (44-102), respectively; P < 0.0001 for both]. In CPET, the peak oxygen uptake, maximum respiratory rate, breathing reserve, alveolar-arterial oxygen pressure gradient at peak exercise (P(A-a)O2), and Δ SpO2 values showed a strong correlation with the relative differences for FVC% and D LCOsb% (P < 0.0001 for all). P(A-a)O2 ≥22 mmHg and breathing reserve ≤40% were identified as significant independent variables for the decline in pulmonary function. Patients with thoracic sarcoidosis showed a significant reduction in FVC% and D LCOsb% after 5 years of follow-up. These data show that the outcome measures of CPET are predictors of the decline of pulmonary function.

Influence of exercise modality on agreement between gas exchange and heart rate variability thresholds

The main purpose of this study was to investigate the level of agreement between the gas exchange threshold (GET) and heart rate variability threshold (HRVT) during maximal cardiopulmonary exercise testing (CPET) using three different exercise modalities. A further aim was to establish whether there was a 1:1 relationship between the percentage heart rate reserve (%HRR) and percentage oxygen uptake reserve (%V˙O2R) at intensities corresponding to GET and HRVT. Sixteen apparently healthy men 17 to 28 years of age performed three maximal CPETs (cycling, walking, and running). Mean heart rate and V˙O2 at GET and HRVT were 16 bpm (P<0.001) and 5.2 mL·kg-1·min-1 (P=0.001) higher in running than cycling, but no significant differences were observed between running and walking, or cycling and walking (P>0.05). There was a strong relationship between GET and HRVT, with R2 ranging from 0.69 to 0.90. A 1:1 relationship between %HRR and %V˙O2R was not observed at GET and HRVT. The %HRR was higher during cycling (GET mean difference=7%; HRVT mean difference=11%; both P<0.001), walking (GET mean difference=13%; HRVT mean difference=13%; both P<0.001), or running (GET mean difference=11%; HRVT mean difference=10%; both P<0.001). Therefore, using HRVT to prescribe aerobic exercise intensity appears to be valid. However, to assume a 1:1 relationship between %HRR and %V˙O2R at HRVT would probably result in overestimation of the energy expenditure during the bout of exercise.

The superoxide anion donor, potassium superoxide, induces pain and inflammation in mice through production of reactive oxygen species and cyclooxygenase-2

It is currently accepted that superoxide anion (O2•−) is an important mediator in pain and inflammation. The role of superoxide anion in pain and inflammation has been mainly determined indirectly by modulating its production and inactivation. Direct evidence using potassium superoxide (KO2), a superoxide anion donor, demonstrated that it induced thermal hyperalgesia, as assessed by the Hargreaves method. However, it remains to be determined whether KO2 is capable of inducing other inflammatory and nociceptive responses attributed to superoxide anion. Therefore, in the present study, we investigated the nociceptive and inflammatory effects of KO2. The KO2-induced inflammatory responses evaluated in mice were: mechanical hyperalgesia (electronic version of von Frey filaments), thermal hyperalgesia (hot plate), edema (caliper rule), myeloperoxidase activity (colorimetric assay), overt pain-like behaviors (flinches, time spent licking and writhing score), leukocyte recruitment, oxidative stress, and cyclooxygenase-2 mRNA expression (quantitative PCR). Administration of KO2 induced mechanical hyperalgesia, thermal hyperalgesia, paw edema, leukocyte recruitment, the writhing response, paw flinching, and paw licking in a dose-dependent manner. KO2 also induced time-dependent cyclooxygenase-2 mRNA expression in the paw skin. The nociceptive, inflammatory, and oxidative stress components of KO2-induced responses were responsive to morphine (analgesic opioid), quercetin (antioxidant flavonoid), and/or celecoxib (anti-inflammatory cyclooxygenase-2 inhibitor) treatment. In conclusion, the well-established superoxide anion donor KO2 is a valuable tool for studying the mechanisms and pharmacological susceptibilities of superoxide anion-triggered nociceptive and inflammatory responses ranging from mechanical and thermal hyperalgesia to overt pain-like behaviors, edema, and leukocyte recruitment.

Use of the Wasserman equation in optimization of the duration of the power ramp in a cardiopulmonary exercise test: a study of Brazilian men

This study aimed to analyze the agreement between measurements of unloaded oxygen uptake and peak oxygen uptake based on equations proposed by Wasserman and on real measurements directly obtained with the ergospirometry system. We performed an incremental cardiopulmonary exercise test (CPET), which was applied to two groups of sedentary male subjects: one apparently healthy group (HG, n=12) and the other had stable coronary artery disease (n=16). The mean age in the HG was 47±4 years and that in the coronary artery disease group (CG) was 57±8 years. Both groups performed CPET on a cycle ergometer with a ramp-type protocol at an intensity that was calculated according to the Wasserman equation. In the HG, there was no significant difference between measurements predicted by the formula and real measurements obtained in CPET in the unloaded condition. However, at peak effort, a significant difference was observed between oxygen uptake (V˙O2)peak(predicted)and V˙O2peak(real)(nonparametric Wilcoxon test). In the CG, there was a significant difference of 116.26 mL/min between the predicted values by the formula and the real values obtained in the unloaded condition. A significant difference in peak effort was found, where V˙O2peak(real)was 40% lower than V˙O2peak(predicted)(nonparametric Wilcoxon test). There was no agreement between the real and predicted measurements as analyzed by Lin’s coefficient or the Bland and Altman model. The Wasserman formula does not appear to be appropriate for prediction of functional capacity of volunteers. Therefore, this formula cannot precisely predict the increase in power in incremental CPET on a cycle ergometer.

Inibição da síntese da ACC (ácido 1-carboxílico-1-aminociclopropano) oxidase em maçãs frigoconservadas em atmosfera controlada

Foi estudada a expressão da ACC oxidase em maçãs, cv. Jonagold, colhidas no estádio pré-climatérico e armazenadas sob refrigeração em atmosfera normal (0ºC, 95% UR - AN) e controlada (0ºC, 95% UR, 1,5% O2 e 2,5% CO2 - AC), durante 180 dias. Na instalação do experimento, aos 90 e aos 120 dias, foram coletadas amostras para a determinação da firmeza de polpa, da acidez total titulável, dos sólidos solúveis totais, da produção de etileno, da atividade ACC oxidase e para a detecção imunoquímica das isoformas desta enzima. A dosagem da atividade ACC oxidase foi realizada por cromatografia gasosa a partir de extrato protéico solúvel acrescido de 250µM de ACC, 10µL de sulfato ferroso e 30µL de ascorbato de sódio. Para a detecção imunoquímica utilizou-se a técnica "western blot", com anticorpos policlonais anti-ACC oxidase de maçã, após separação das proteínas em eletroforese e isoeletrofocalização. Não foi detectada ACC oxidase em maçãs pré-climatéricas. Porém, após 120 horas em condições ambientais, houve a síntese dessa enzima e um incremento na produção de etileno. A refrigeração não exerceu controle na síntese da ACC oxidase e produção de etileno, resultando em significativas perdas físico-químicas nas frutas armazenadas em AN. Já a utilização de AC permitiu controlar a via de biossíntese do etileno, pela inibição da síntese da ACC oxidase, mantendo o material com boa qualidade para o consumo in natura. A adição de ACC e dos cofatores aumentou a atividade ACC oxidase e alterou o pI da ACC oxidase.

Aumento da vida útil e microbiologia da carne suína embalada em atmosfera modificada

Com o objetivo de avaliar o efeito da embalagem de carne suína em atmosfera modificada, obteve-se assepticamente amostras de lombo (Longissimus dorsi) de suíno de aproximadamente 3x3cm que depois de lavadas em solução salina (0,35%) estéril, foram introduzidas em bolsas de plástico (Cryovac BB4L) de baixa permeabilidade. Dividiram-se em 4 lotes e se embalaram com aproximadamente 1,0l de ar (100%), nitrogênio (100%), 20/80 e 40/60 CO2/O2 e se termo-selaram. Finalmente, cada lote se subdividiu em 2, armazenando-se a 1 e 7ºC. Durante o armazenamento tomaram-se amostras determinando-se a composição da atmosfera, o pH e a composição da microbiota (microbiota total, bactérias lácticas, Enterobacteriaceae, Brochothrix thermosphacta e contagens em ágar pseudomonas). Os parâmetros de crescimento (fase de latência e tempo de duplicação) dos microrganismos foram determinados mediante a equação de Gompertz. Os resultados demonstraram que a vida útil da carne suína é prolongada quando se armazena em atmosferas modificadas. As atmosferas enriquecidas com CO2 e a 1ºC mostraram uma maior eficácia. As atmosferas com CO2, mantiveram o pH das amostras constante durante todo o período de armazenamento. A 1 e 7ºC, as fases de latência e os tempos de duplicação da microbiota total foram progressivamente maiores na seguinte ordem: atmosfera de ar (100%), N2 (100%), 20/80 e 40/60 CO2/O2. Pode-se concluir que, tanto a 1 como a 7ºC, a utilização das atmosferas modificadas retardou o crescimento das bactérias alterantes da carne suína, favorecendo o prolongamento da vida útil, principalmente nas atmosferas com CO2.

Cenouras minimamente processadas em embalagens com atmosferas modificadas e tratadas com radiação gama: avaliação microbiológica, físico-química e química

As cenouras são as principais fontes de origem vegetal em carotenóides provitamínicos A (a e o b-caroteno) e podem ser transformados em vitamina A dentro do organismo animal. Segundo a Pesquisa de Orçamento Familiar realizada na região Sudeste do Brasil, no grupo de raízes e tubérculos, a cenoura é amplamente consumida. As cenouras minimamente processadas foram acondicionadas em embalagens com atmosferas modificadas de 5% O2/10% CO2 e 21% O2 (ar sintético), e tratadas com radiação ionizante gama, fonte de césio, nas doses de 0,25, 0,50, 0,75 e 1,00kGy. Os produtos após o emprego da radiação foram armazenados em refrigeração de 5°C durante 24 dias. Os diferentes tratamentos da cenoura e o grupo controle foram avaliados através das análises de pH, sólidos solúveis totais (SST), acidez total titulável (ATT) e microbiologia. Os resultados de microbiologia evidenciaram que os produtos tratados com as doses de 0,50, 0,75 e 1,0kGy apresentaram redução de 3 a 4 ciclos logarítmicos na contagem total de mesófilos (CTM) logo após a irradiação e uma vida-útil de 20 dias. Não foram detectados coliformes totais e E. coli até o 24º dia. Os patógenos B. cereus, Salmonella e Estafilococos coagulase positivos em 0,1g do produto, também não foram detectados. As contagens de bactérias láticas mantiveram-se menores que 100UFC/g. O processo de irradiação em baixas doses mostra-se promissor na manutenção da qualidade e apresenta-se como uma medida alternativa na redução de perdas pós-colheita.

Vida-de-prateleira de goiabas minimamente processadas acondicionadas em embalagens sob atmosfera modificada

Goiabas (Psidium guajava L.), variedade vermelha "Paluma", minimamente processadas por desidratação osmótica branda, foram acondicionadas em embalagens rígidas de polietileno tereftalato (PET) e estocadas à temperatura de 5ºC, com o objetivo de avaliar a influência da embalagem sob atmosfera modificada e do processo de desidratação osmótica na vida-de-prateleira do produto. Goiabas sem o tratamento osmótico, acondicionadas nas embalagens de PET e em ar atmosférico, foram utilizadas como controle. Durante a estocagem foram avaliadas a perda de peso, a contaminação microbiológica, as características físico-químicas do produto e as concentrações de O2 e CO2 no interior das embalagens. As goiabas foram submetidas também a uma análise sensorial de aceitação, acompanhada da avaliação da intenção de compra do produto pelo consumidor. Verificou-se que a combinação da temperatura de estocagem, da embalagem sob atmosfera modificada passiva e do processo de desidratação osmótica proporcionou às goiabas minimamente processadas uma vida-de-prateleira de 24 dias, resultando num produto mais estável à contaminação microbiológica e com características sensoriais superiores às amostras controle, apresentando, também, melhor aceitação pelo consumidor.

Café torrado e moído em embalagens inertizadas

Avaliou-se o efeito das propriedades de barreira de materiais de embalagem e das condições do enchimento em equipamento flow pack vertical (com e sem injeção de nitrogênio), sobre a vida-útil de café torrado e moído. Avaliou-se três tipos de materiais de embalagem de estrutura composta de um laminado de poliéster metalizado (PETmet) e polietileno de baixa densidade linear (PEBDL) que diferiam na camada de metalização (TPO2 de 0,5; 2,9 e 5,5cm³(CNTP)/m²/dia a 25ºC, a seco e 1atm). Após formação, enchimento e termossoldagem das embalagens, as amostras foram estocadas a 25±2ºC /65±3%UR. Durante a estocagem observou-se redução na concentração de oxigênio residual do espaço-livre das embalagens devido ao consumo em reações de oxidação, o que causou alterações sensoriais no produto e limitou sua vida-útil. Os resultados obtidos sugerem vida-útil para o café de, no mínimo, 6 meses a 25ºC/65%UR em embalagens inertizadas (2 a 3% de O2 residual em um espaço-livre de, em média, 680mL a 25ºC e 0,92atm), enquanto no sistema sem injeção de nitrogênio a vida-útil foi de 3 meses. Também verificou-se que materiais de embalagem com taxas de permeabilidade ao oxigênio próximas aos dos materiais avaliados não diferem no nível de proteção oferecida a café torrado e moído até 6 meses de estocagem em embalagem inertizada.

Conservação de melão rendilhado minimamente processado sob atmosfera modificada ativa

Melões rendilhados cv. Bônus II foram minimamente processados manualmente na forma de cubos, acondicionados em diversos materiais de embalagem com injeção da mistura gasosa (5% O2 + 20% CO2 + 75% N2) e armazenados a 3ºC durante 12 dias. Os materiais de embalagem foram: BB-200: filme multicamada da Cryovac 65µm; PBC:filme poliolefínico Probag Conservax 64µm; PP: filme de polipropileno 52µm. Como controle, utilizou-se bandeja de polietileno com tampa perfurada. Realizou-se monitoramento da composição gasosa, análises microbiológicas, sensoriais e físico-químicas a cada 3 dias. Foram determinadas as taxas de permeabilidade ao O2 e CO2 de cada filme. A embalagem BB-200 promoveu acúmulo de CO2 até níveis de 24% e redução de O2 até níveis de 0,4%. Na embalagem PBC a concentração de O2 estabilizou-se ao redor de 8% e a de CO2 ao redor de 4%, enquanto na embalagem de PP os níveis de gases estabilizaram-se ao redor de 13% O2 e 6% CO2. De maneira geral, as características físico-químicas e sensoriais foram pouco influenciadas pelos tratamentos. A alteração da composição gasosa foi eficiente no controle de microrganismos. A partir do 9º dia de armazenamento, os melões controle apresentaram níveis de bactérias mesófilas acima de 10(5) NMP/g, com riscos de apresentarem microrganismos patogênicos e/ou deterioradores.

Efeito de baixas doses de irradiação nos carotenóides majoritários em cenouras prontas para o consumo

O presente estudo teve como objetivo avaliar o efeito das baixas doses da radiação gama na concentração de carotenóides totais, alfa e beta-caroteno em cenouras minimamente processadas, durante a vida-útil. As cenouras são as principais fontes de carotenóides provitamínicos A (alfa e beta-caroteno) de origem vegetal. De acordo com a Pesquisa de Orçamento Familiar (POF) realizada na região Sudeste do Brasil, no grupo de raízes e tubérculos a cenoura é amplamente consumida. A estabilidade dos carotenóides varia grandemente durante o processamento e o armazenamento, dependendo de sua estrutura, temperatura, oxigênio, luz, umidade, atividade de água e presença de ácidos e metais antioxidantes e pró-oxidantes. As cenouras minimamente processadas neste experimento foram manualmente descascadas, lavadas, cortadas mecanicamente, acondicionadas em embalagens com atmosferas modificadas de 5% O2 / 10% CO2 e 21% O2 (ar sintético), tratadas com radiação ionizante gama, fonte de césio, nas doses de 0,25, 0,50, 0,75 e 1,00kGy, e armazenadas a 5°C durante 24 dias. Os carotenóides totais foram quantificados por espectrofotometria a 449nm. Para a determinação de alfa e beta-caroteno utilizou-se cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Os diferentes tratamentos e o grupo controle foram, também, avaliados através das análises de cor e voláteis, por cromatografia gasosa/espectrometria de massas associada à microextração em fase sólida (CG-EM/MEFS), para estudar as perdas dos carotenóides durante o processamento.